авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 ||

Автоматизированная система управления процессом флотации медно-никелевых руд на основе оптимизации параметров ионного состава и пенообразования

-- [ Страница 2 ] --

где -ЭДС диметилдитиокарбамат-селективного электрода, мВ, - ЭДС платинового электрода, мВ (по отношению к насыщенному хлорсеребряному электроду сравнения).

Лабораторные исследования по определению величин электродного пропорционального остаточной концентрации ДМДК в пульпе показали, что в области =-280мВ расположены технологические данные процесса, содержащие лучшие показатели работы секции. Экспериментально установлено, что дозировку ДМДК необходимо осуществлять таким образом, чтобы в результате его ввода в процесс флотации обеспечить в пульпе необходимую остаточную концентрацию ионов дитиокарбамата. Она пропорциональна величине потенциала погруженного в пульпу диметилдитиокарбамат-селективного электрода на уровне = -380-400 мВ (по отн. Н.Х.Э.С.). При такой остаточной концентрации обеспечивается полнота протекания реакции механизма селективного действия ДМДК в жидкой фазе, и одновременно нейтрализуются гидроксокомплексные соединения железа на поверхности пирротина.

Дозировка ДМДК, приводящая к значениям потенциалов диметилдитиокарбамат-селективного электрода менее отрицательным, чем -380 – -400 мВ, не обеспечивает селективного отделения пентландита от железосодержащих минералов. Дозировка ДМДК, приводящая к значениям потенциалов более отрицательным, чем -380 -400 мВ, приводит к резкому подавлению флотации всех сульфидных минералов с образованием диметилдитиокарбамата никеля, не обеспечивающего флотируемость целевого минерала.

На рис. 2 представлена структурная схема управления расходом ДМДК на основе стабилизации остаточной концентрации его ионов в пульпе.

 Структурная схема управления расходом ДМДК в процесс флотации Данную-7

Рис.2. Структурная схема управления расходом ДМДК в процесс флотации

Данную структурную схему предлагается включать в существующую систему управления реагентным режимом флотации. В соответствии с представленной структурной схемой оператор в начале работы системы осуществляет задание остаточной концентрации ионов ДМДК в пульпе и устанавливает границы изменения расхода реагента, что отражено связью между станцией оператора и системой управления.

Подача ДМДК во флотомашину контролируется расходомером РД1 и поддерживается на заданном уровне при помощи каскадного регулятора ПИД1-ПИД2 (рис. 2). Остаточная концентрация ионов ДМДК контролируется при помощи специально разработанного ионоселективного электрода ИЭ1. Ведущий регулятор ПИД1 обеспечивает поддержание требуемого значения остаточной концентрации ионов диметилдитиокарбамата путем изменения уставок подчиненного регулятора ПИД2 расхода ДМДК в процесс. Подчиненный регулятор ПИД2 расхода ДМДК на основании рассогласования между фактическим расходом и заданием, с учетом границ изменения расхода ДМДК изменяет уставку исполнительному механизму ИМ1 (степень открытия регулирующего клапана подачи реагента в процесс).

В таблице 1 представлены условия опытов и качественно-количественные показатели способов флотации пентландита из пирротинсодержащих продуктов руд Талнахского месторождения.

Таблица 1. Условия опытов и показатели флотации НОФ

Опыт Условия опыта Наименование продукта Выход продукта, % Массовая доля, % Извлечение, %
Потенциал электрода, мВ Суммарный расход ДМДК в никелевую селекцию, г/т Ni Cu Ni Cu
Существующий способ - 500 Готовый никелевый конц 23,93 9,27 2,90 78,95 84,60
Пирротиновый конц. 11,07 2,12 0,60 8,38 8,05
Бедный пирротиновый продукт 41,11 0,76 0,09 11,12 4,47
Хвосты породные 23,89 0,18 0,10 1,55 2,88
Хвосты отвальные 65,00 0,54 0,09 12,67 7,35
Исходное питание 100,0 2,81 0,82 100,0 100,0
Опыт Условия опыта Наименование продукта Выход продукта, % Массовая доля, % Извлечение, %
Потенциал электрода, мВ Суммарный расход ДМДК в никелевую селекцию, г/т Ni Cu Ni Cu
Предлагаемый способ дозировки -390 400-410 Готовый никелевый конц 18,99 12,46 3,86 83,89 89,28
Пирротиновый конц. 7,43 2,92 0,59 7,69 5,32
Бедный пирротиновый продукт 49,05 0,85 0,11 7,6 3,31
Хвосты породные 24,53 0,16 0,07 1,39 2,09
Хвосты отвальные 73,58 0,33 0,06 8,42 5,40
Исходное питание 100,0 2,82 0,82 100,0 100,0

Управление расходом ДМДК, осуществляемое по предложенному принципу, позволяет снизить расход диметилдитиокарбамата натрия на 10-20% и бисульфита натрия на 30%. Упорядочивание реагентного режима в данном случае создает предпосылки к повышению показателей флотационного обогащения медно-никелевых руд.

ВТОРОЕ ЗАЩИЩАЕМОЕ ПОЛОЖЕНИЕ

Функциональная схема автоматизированной системы управления процессом флотации медно-никелевых руд, основанная на контроле параметров ионного состава и пенообразования, оперативного учета результатов статистико-технологических моделей и ее реализация позволяет повысить содержание никеля в одноименном концентрате на 0,5-1,5%.

Для повышения эффективности процесса флотационного обогащения медно-никелевых руд предлагается при разработке автоматизированной системы управления комплексно контролировать параметры ионного состава и пенообразования флотационной пульпы. На основе анализа статистико-технологических моделей осуществляется оптимизация режимов пенообразования и управление параметрами флотации.

Автоматизированная система управления процессом флотации медно-никелевых руд содержит 3 уровня - фабрики, секции, технологического аппарата и ее функциональная схема приведена на рис. 3.

На фабричном уровне функционируют подсистема управления показателями фабрики и интерактивная подсистема технологической типизации сырья. На данном уровне реализуется оптимальное управление технологическими показателями фабрики, в том числе осуществляется учет содержания полезного компонента в готовом концентрате, формируется задание подсистемам управления уровня секции на основе заданного оператором качества готового концентрата.

Мат. модель управления технологическими показателями имеет вид

Ni,гот=B0+B1ПУЛ+B2Gциркул+B3Gпер+B4Ggol+B5Gof+ B6Cuгот+B7Ni+B8Cu+B9Fe +A1Ni,gol+A2Ni,of+A3Ni,per =const Ni,отв= C0+C1ПУЛ+C2Gциркул+C3Gпер+C4Ggol+C5Gof+ C6Cuгот+C7Ni+C8Cu+C9Fe +D1Ni,gol+D2Ni,of+D3Ni,per min . (4)

Критерием оптимизации данной подсистемы является стабилизация содержания никеля в готовом концентрате при минимизации потерь никеля в отвальных хвостах. Работа математической модели технологическими показателями (4) позволяет изменять задание содержания никеля в каждом из концентратов операции, чтобы в сумме они давали требуемое значение готового по никелю концентрата.

Подсистема технологической типизации, основанная на анализе разработанной информационной базы, учитывает параметры ионного состава пульпы, пенообразования, результаты экспресс-анализа и алгоритм определения технологических типов медно-никелевых руд. Набор исходных параметров информационной базы включает в себя: Eh, pAg2S, FДМДК, INi, YИНТ, FВОЗ, Niгол, Ni, Ni, Cu, Ni. Данная подсистема позволяет осуществить типизацию перерабатываемого сырья, формировать пределы изменения остаточной концентрации реагентов и циркуляционной нагрузки секции, выдавать информацию о достигаемом качестве концентрата для того или иного типа руд.


На секционном уровне функционируют подсистемы оперативного управления кинетикой операции и подсистема оптимизации параметров ионного состава пульпы, где осуществляется поддержание остаточной концентрации реагентов и pH на требуемом уровне. На данном уровне управления кинетикой осуществляется стабилизация выхода концентрата операции.

Учет ионного состава флотационной пульпы позволяет упростить модель объекта, за счет выделения из нее физико-химических параметров. Подсистема оптимизации параметров ионного состава пульпы включает в себя контуры стабилизации остаточной концентрации диметилдитокарбамата натрия (ДМДК), стабилизации pH пульпы и расхода ксантогената. Для контроля остаточной концентрации ионов ДМДК были разработаны специальные диметилдитиокарбамат-селективные электроды.

На уровне технологического аппарата определяются аппаратные параметры: расход воздуха, уровень пульпы, плотность и расход питания, расход вспенивателя (аэрофлота), физический выход концентрата. На данном уровне формируются первичные управляющие контура для подсистемы оперативного управления параметрами пенообразования (аэрационной способностью пульпы и интенсивностью пеносъема).

Математическая модель оперативного управления параметрами пенообразования флотационной пульпы для технологического аппарата

YИНТ= В0+B1ПУЛрасч + B2Ni/Cu,опер +B3Ni,пит+B4Cu,пит +A1dFвоз+A2FАФ+A3FT80+A4H= const A=С0+С1ПУЛрасч+ С2 Ni/Cu,опер +С3Ni,пит+С4Cu,пит+D1dFвоз+D2FАФ + D3FT80+D4Hmax, (5)

где YИНТ – выход пенного продукта с камеры флотомашины, характеризуемый интенсивностью пеносъема, А – аэрационная способность пульпы в камере флотомашины.

Для измерения физического выхода пенного продукта YИНТ были установлены специальные средства контроля ДВК-2МК. Также для контроля физического выхода пенного продукта применялись средства технического зрения.

Аэрационная способность пульпы является расчетной величиной и определяется из выражения

, (6)

где Кф – коэффициент отношения объема камеры флотомашины к усредненному расходу воздуха в камеру; Ки – коэффициент, определяемый экспериментально.

Определение управляющих параметров математической модели управления параметрами пенообразования производится для каждой камеры флотомашин операции. Ограничением к изменению управляющих параметров является задание кинетики флотации. Управление пенообразованием основано на регулировании расхода воздуха, уровня пульпы, расхода вспенивателя для каждой флотомашины, что отражено в представленной функциональной схеме (рис. 3).

При проектировании АСУТП рассматриваемой системы необходимо вычислить регулируемые параметры и пределы их изменения. Алгоритм методики определения оптимальных параметров управления представлен на рис. 4.

При разработке статистико-технологических моделей использовался факторный анализ (в работе применялся программный продукт STATISTICA 8.0 модуль FACTOR ANALYSIS) и алгоритм адаптации. Цель адаптации сводится к минимизации остаточной дисперсии модели путем варьирования значений коэффициентов модели управления.

Предлагаемый алгоритм методики определения параметров системы управления включает блок подготовки исходных данных, блок расчета и прогнозирования, а также блок статистической адаптации модели к реальному процессу.

В блоках 2-4 алгоритма производится первичная фильтрация данных технологического процесса и определение статистических входных переменных. В блоках 5-8 выполняется расчет коэффициентов математической модели с учетом изменения значимых возмущающих и управляющих параметров процесса. Для управляющих и возмущающих воздействий вычисляются матрицы весов факторного пространства, что необходимо для получения коэффициентов математической модели. На основе анализа адаптивных алгоритмов в блоках 10-12 производится расчет коэффициентов, которые удовлетворяют условию минимизации остаточной дисперсии модели. Для вычисления границ изменения управляющих параметров предлагается учитывать рекомендованные пределы возмущающих воздействий с учетом технологического типа перерабатываемого сырья (блоки 13-15). В блоках 16-17 определяются оптимальные параметры полученной модели, а в блоках 18-19 вычисляются прогнозируемые показатели качества процесса флотации в реальном времени.

 Алгоритм методики определения оптимальных параметров системы управления -11

Рис. 4. Алгоритм методики определения оптимальных параметров системы управления

Реализация предложенных функциональной схемы системы управления и алгоритма определения статистико-технологических моделей позволила повысить эффективность процесса флотационного обогащения медно-никелевых руд и увеличить содержание никеля в готовом концентрате на 1%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация представляет собой законченную научно-квалификационную работу, в которой содержится новое решение актуальной для горно-обогатительной промышленности задачи - управление флотационным переделом при переработке медно-никелевых руд.

Основные результаты выполненных исследований:

  1. Для оптимизации реагентного режима флотации медно-никелевых руд предложено управление расходом ДМДК осуществлять по остаточной концентрации его ионов в жидкой фазе пульпы.
  2. Определены параметры, составляющие основу информационной базы для создания интерактивной системы технологической типизации перерабатываемого флотационного медно-никелевого сырья.
  3. Обоснован способ построения автоматизированной системы управления процессом флотации, основанный на комплексном контроле параметров пенообразования (интенсивности пеносъема) и ионного состава флотационной пульпы (окислительно-восстановительный потенциал Eh пульпы, остаточная концентрация анионов диметилдитиокарбамата натрия (ДМДК) и pH пульпы) и управлении на основе математической модели технологическими показателями.
  4. Разработана функциональная схема автоматизированной системы управления процессом флотации медно-никелевых руд, обеспечивающая стабилизацию качества готового никелевого концентрата.
  5. Предложен алгоритм управления процессом флотации медно-никелевых руд, основанный на учете новых параметров ионного состава, пенообразования и функционирования разработанной математической модели.

Реализация предложенных принципов управления и алгоритма определения статистико-технологических моделей позволила повысить эффективность процесса флотационного обогащения медно-никелевых руд и увеличить содержание полезного компонента в готовом концентрате.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

  1. Курчуков А.М. О принципах управления флотационным переделом / А.М. Курчуков, А.О. Смирнов, Н.В. Лучков // Автоматизация и современные технологии. 2009. № 07. с. 23-28.
  2. Курчуков А.М. Автоматизированная система управления процессом флотации медно-никелевых руд / В.Н. Кордаков, А.М. Курчуков // Записки Горного института. 2011. т. 189. с. 295-299.
  3. Курчуков А.М. Применение систем технического зрения при управлении процессом флотации / А.М. Курчуков, А.О. Смирнов, В.Н. Лучков, А.Л. Гребенешников // Автоматизация в промышленности. 2009. №11. с. 43-44.
  4. Курчуков А.М. Принципы построения автоматизированной системы управления процессом флотации // Современные технологии освоения минеральных ресурсов: сборник материалов 7-ой Международной научно-техн. конф. Красноярск: СФУ, 2009. –Ч. II. - с.48-53.
  5. Курчуков А.М. Алгоритм управления реагентным режимом флотации медно-никелевых руд на основе оптимизации параметров ионного состава пульпы // Записки Горного института. 2011, т. 189. с. 292-294.
  6. Курчуков А.М. Принципы построения автоматизированной системы управления процессом флотации медно-никелевых руд // Естественные и технические науки. 2011. № 2. с. 398-401.
  7. Курчуков А.М. Алгоритмы управления процессом флотации / А.М. Курчуков, В.Н. Кордаков // Научное обозрение. 2010. № 6. с. 10-13.


Pages:     | 1 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.